De la recherche au monde réel, la startup aborde la demande de la demande de lithium et d’autres minéraux critiques

La société, Princeton Critical Minerals (anciennement Pureli), qui a émergé de l’écosystème de l’université pour l’innovation et l’entrepreneuriat, a développé une technologie pour stimuler la production de minéraux à partir d’étangs d’évaporation. Ces étangs génèrent actuellement environ 40% du lithium mondial et la plupart de son nitrate naturel.

La technologie est un disque noir avec un revêtement spécial et anti-foulage qui flotte à la surface des étangs comme un lis. Il double effectivement la quantité de lumière du soleil entrante convertie en énergie thermique, accélérant le processus d’évaporation et la production de minéraux.

Alors que Z. Jason Ren, professeur de génie civil et environnemental et le Andlinger Center for Energy and the Environment, le décrit, la technologie de PCM est comme l’ajout d’un deuxième soleil à des étangs d’évaporation ouverts conventionnels.

« Lorsque le soleil frappe un étang d’évaporation traditionnel, l’énergie solaire est dissipée dans tout l’étang – le processus est inférieur à 50% », a déclaré Ren, qui est également co-fondateur et scientifique en chef de PCM. « Notre technologie est plus efficace à 96% pour convertir ce soleil entrant en énergie thermique pour accélérer l’évaporation dans un environnement réel. »

Dans les tests pilotes sur le terrain dans les étangs d’évaporation du nord du Chili, l’équipe, qui s’est associée à la société chimique Sociedad Química y Minera de Chili (SQM), a constaté que leur technologie augmentait les taux d’évaporation par rapport aux étangs ouverts entre 40 et 122%, en fonction de la composition de la saumure dans l’étang.

Parce que la technologie augmente l’efficacité de production des étangs existants, l’équipe PCM a déclaré qu’elle pourrait atténuer la nécessité de construire des étangs d’évaporation supplémentaires – qui peuvent s’étendre à de nombreux miles carrés – pour répondre à la demande croissante mondiale de lithium et d’autres minéraux critiques. De même, tout nouveau projet pourrait être plus compact, avec une empreinte spatiale plus petite et une réduction de l’impact environnemental.

« À bien des égards, les processus d’extraction des minéraux sont les mêmes aujourd’hui qu’ils étaient il y a trois décennies », a déclaré Sean Zheng, directeur général de PCM et ancien boursier postdoctoral de l’Andlinger Center for Energy and the Environment. « Notre technologie pourrait vraiment révolutionner l’approche conventionnelle de l’extraction des minéraux critiques. »

Un voyage à travers l’écosystème de l’innovation et de l’entrepreneuriat de Princeton

Dans un article publié le 10 février Eau naturelle (et présenté sur la couverture de l’édition de février du Journal), Ren et Zheng ont raconté le parcours de PCM de l’idée de recherche à l’impact réel.

La société retrace ses origines lorsque Zheng a rejoint le groupe de Ren en tant que boursier postdoctoral distingué au Andlinger Center for Energy and the Environment. Là, Zheng a aidé des enquêtes sur les technologies pour accélérer l’évaporation de la saumure et d’autres eaux salées.

« Cela a vraiment commencé comme des recherches fondamentales – nous avons publié un article scientifique sur les processus technologiques et d’évaporation impliqués », a déclaré Zheng. « Mais nous avons également estimé que cette technologie était quelque chose qui pouvait avoir un impact. Nous voulions trouver un moyen de le mettre au-delà du laboratoire. »

Au cœur de la transition, a déclaré l’équipe, l’abondance de ressources à Princeton à la disposition des chercheurs engagés dans l’innovation et l’entrepreneuriat, y compris les programmes au Bureau de l’innovation et le Keller Center for Innovation in Engineering Education.

Zheng et Ren ont participé au programme I-CORPS de la National Science Foundation et au programme IP Accelerator de Princeton, qui aide les chercheurs à obtenir des informations sur les besoins du marché et à affiner leurs innovations pour une utilisation pratique. L’Université de Princeton est l’institution principale du centre régional du nord-est de l’I-Corps.

« I-Corps et l’accélérateur IP nous ont fourni une nouvelle perspective sur les questions que nous devions encore aborder sur notre travail », a déclaré Ren. « Lorsque nous avons parlé à des clients potentiels dans le cadre du programme I-Corps, par exemple, nous avons constaté que de nombreux aspects de la technologie qui nous semblaient intéressants en tant que chercheurs étaient moins importants pour l’industrie. »

Zheng a également souligné sa participation au programme inaugural de la cohorte du début des innovateurs comme une opportunité de passer de la recherche académique à l’entrepreneuriat. Le programme, en partie une bourse académique et un accélérateur de startup en partie, a permis aux chercheurs de continuer à développer leur technologie tout en créant un plan d’affaires et en créant des entreprises en démarrage.

« Aider à cultiver un écosystème dans lequel nos professeurs et nos chercheurs peuvent traduire efficacement leurs technologies dans le secteur commercial est une fonction de base du Bureau de l’innovation », a déclaré Craig Arnold, vice-doyenne à l’innovation et à l’agent d’innovation universitaire. « Le professeur Ren a montré un exemple très réussi de la manière dont on peut tirer parti d’une combinaison de différents programmes et opportunités au sein de l’écosystème de l’innovation de Princeton pour accélérer cette traduction. »

L’équipe a également participé au programme de conception pour l’impact organisé par le Keller Center for Innovation in Engineering Education, qui aide les chercheurs à traduire la recherche universitaire en impact réel. Le programme fournit non seulement un soutien financier, mais permet également aux chercheurs de travailler main dans la main avec des experts qui peuvent aider à préparer leurs idées de commercialisation.

« Ce que nous sommes capables de faire avec des chercheurs comme le professeur Ren et son équipe, c’est aider à rediriger la façon dont ils réfléchissent à leurs idées », a déclaré Nena Golubovic, directrice du programme de conception pour les sciences et d’ingénierie. « Notre objectif est de déplacer radicalement les perspectives des participants, ils laissent donc notre programme avec une perspective complètement différente de celle lorsqu’ils sont entrés. Nous leur posons des questions complexes qui peuvent ne pas tomber dans la portée traditionnelle d’un chercheur mais sont essentielles pour traduire les innovations académiques en résultats réussis. »

Suite à leur engagement avec l’écosystème entrepreneuriat de Princeton, la société a été officiellement créée en 2023. PCM a participé à une cohorte du programme HAX, un accélérateur de développement de démarrage pré-série dont le siège est à Newark, dans le New Jersey, et a formé un partenariat avec la société chilienne SQM pour piloter leur technologie.

« Nous avons évolué très rapidement », a déclaré Zheng. « En moins de deux ans, nous avons passé de tests de petits prototypes dans les piscines pour enfants à la construction de produits prêts pour la commercialisation que nous avons déployés dans des installations de production minérale réelles en Amérique du Sud.

« Princeton a fourni la fondation, l’écosystème et les ressources qui nous ont appris les compétences et les connaissances dont nous avons besoin pour réussir en tant que petite entreprise », a-t-il ajouté.

Nouveaux partenariats, nouvelles instructions de recherche

Après une collecte de fonds réussie et plusieurs démonstrations pilotes dans le nord du Chili, le PCM en est maintenant aux premiers stades de la commercialisation. Et bien que les projets avec SQM aient prouvé la faisabilité technique et économique de la technologie, Ren a déclaré avoir également ouvert de nouvelles questions de recherche pour son groupe de laboratoire à Princeton.

Par exemple, l’équipe a observé que les étangs de lys améliorés par les lis ont maintenu des températures de surface plus élevées, avec un transfert de chaleur limité vers le fond, par rapport à la distribution de chaleur plus uniforme dans les étangs ouverts. Étant donné que la température a un impact sur la solubilité minérale, Ren a déclaré que les manifestations sur le terrain ont déclenché de nouvelles questions de recherche sur la chimie de la saumure pour optimiser davantage le processus d’évaporation.

« Ce ne sont que des questions ne sont apparues qu’une fois que nous avons vu les résultats des tests sur le terrain », a déclaré Ren. « Si nous avions gardé notre travail dans le laboratoire, ces nouvelles directions n’auraient peut-être jamais été survenues. »

En plus de fournir à Ren de nouvelles directions pour ses recherches savantes, il a déclaré que ses efforts avec PCM l’ont aidé à étendre ce qu’il considère comme l’impact de son travail, au-delà des mesures traditionnelles telles qu’un nombre élevé de publications dans des revues de haut niveau.

« J’espère que l’histoire de PCM peut inspirer mes collègues de Princeton pour réfléchir à la façon dont leurs recherches pourraient également s’étendre au-delà du laboratoire et dans le monde réel », a déclaré Ren. « Je veux partager notre voyage pour que les autres puissent réaliser: » Hé, c’est quelque chose que je peux aussi faire. «